Категория: Инструкции
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 13204 9) д 4 Е 217/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Государственный макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности(56) Кочерга В. Н. Обнаружение зон, опасных по выделению метана на поверхность, путем анализа проб почвенного воздуха. - В кн. Основные вопросы разработки и обогащения твердых полезных ископаемых. М. Ротопринт ИПКОН АН СССР, 1984, с. 113 - 116.Инструкция по защите зданий от проникновения метана. - В кн. Сборник инструкций и других нормативных документов по технике безопасности для угольной промышленности. М. Недра, 1978, с. 291.(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ ОТ ПРОНИКНОВЕНИЯ МЕТАНА ИЗ РАЗГРУЖЕННОГО ГОРНЫМИ РАБОТАМИ МАССИВА(57) Изобретение относится к горной промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности защиты зданий, расположенных в геологических районах мелкойантиклинальной складчатости залеганиягорных пород. Для этого сначала определяют участки земной поверхности, опасныепо выделению метана. Бурят дегазацнонныепо оси антиклинали скважины в пределахзамка складки с земной поверхности до выработанного пространства верхнего гори- эзонта. Если бурение скважин по оси антиклинали невозможно из-за застроенноститерритории или по другим причинам, ихрасполагают в пределах всего замка складки Снад выработанным пространством верхнегогоризонта. Параметры скважин и газопро- фвода, соединяющего их с насосом, рассчитывают так, чтобы расход отсасываемогогаза превышал расход метановоздушной СМРсмеси, выделяющейся в атмосферу. 1 з. и.ф-лы, 2 ил.1320455 1Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для проектирования мер защиты зданий от проникновения метана.Подземная выемка угольных пластов вызывает сдвижение и изменение напряженного состояния вмещающих пород. Участки горного массива, на которых это проявляется, известны как зоны влияния горных работ. В таких зонах нарушается естественное равновесие системы метан-уголь в отрабатывае мых и нерабочих угольных пластах. Часть метана десорбируется и, переходя в свободное состояние, по открывшимся порам и трещинам движется в горные выработки или на земную поверхность. Последнее представляет опасность, когда сопротивление путей движения метана в горные выработки больше сопротивления путей его движения к поверхности.Выделяющийся на поверхность метан проникает в жилые и производственные помещения. Накопление его приводит к загазированию помещений и создает опасность воспламенения.Цель изобретения - повышение эффективности защиты зданий, расположенных в геологических районах мелкой антикли нальной складчатости залегания горных пород.На фиг. 1 показан план поверхности, совмещенный с геологической картой и планом горных работ по пласту 1, показана ось 2 антиклинали, места 3 расположения скважин и верхний горизонт выработанного пространства замка складки АВГГ)СЕ 4; на фиг. 2 - геологический разрез породной толщи в плоскости, перпендикулярной к оси антиклинали.Способ осугцествляют следующим образом. На план поверхности, совмещенный с геологической картой и планом горных работ (фиг. 1), наносят ось антиклинали. Г 1 роек 40 тируют на поверхность границы верхне о горизонта выработанного пространства пласта. Г 1 ересечения их с осью антиклинали (точки Е и Е) ограничивают зону, в которой следует располагать скважины.Г 1 араметры скважин и газопровода, со единяющего их с насосом, рассчитывают так, чтобы расход отсасываемого газа превышал расход метановоздушной смеси, выделяющейся в атмосферу. Расход смеси определяют следующим образом.Вначале определяют площадь опасного 50 участка. Для этого устанавливают его размеры путем измерения содержания метана в почвенном воздухе в дни понижения атмосферного давления. Затем рассчитывают количество метана, поступающего в атмосферу со всей площади опасного участка. Для этого площадь участка умножают на удельное метановыделение. Удельное метановыделение с запасом принимают равным 21,0 л/мин м, так как фактическая величина метанопритока в опасных зонах составляет от 0,1 до 0,9 л/мин м. Учитывая, что в выработанном пространстве содержание метана в газе равно его максимальному содержанию в почвенном воздухе на глубине 1,0 м в дни пониженного атмосфсрного давления, рассчитывают количество метановоздушной смеси, выделяющейся в атмосферу со всей площади опасного участка.На плане поверхности измеряют расстояние от места бурения скважин до выхода пласта (фиг. 1) на поверхность. Зная угол падения пласта в замке складки и укзанное расстояние, рассчитывают глубину бурения скважин так, чтобы они внедрялись в выработанное пространство верхнего горизонта.Определенные на плане поверхности места заложения скважин переносят на местность. В указанных местах производят бурение скважин, обсаживают их до выработанного пространства и соединяют трубами с вакуум-насосом.Если бурение скважин по оси антиклинали между точками Е и Е невозможно из-за застроенности территории или по другим причинам, их располагают в пределах всего замка складки над выработанным пространством верхнего горизонта АВЕРСЕ (фиг. 1).Для защиты жилых домов использовали предлагаемый способ, для чего были пробурены две скважины на верхний горизонт выработанного пространства пласта, откуда метан мигрировал к поверхности по тектоническим трещинам в песчанике. По скважинам, под естественным давлением отводилось на поверхность около 3,0 м/мин метана, что на 1,0 и/мин больше, чем отводилось по известному способу,Применение предлагаемого способа позволило не только надежно защитить строения от проникновения метана, но и предотвратить его поступление на поверхность. Об этом свидетельствует отсутствие метана в строениях и в почвенном воздухе на глубине 1,0 м в дни понижения атмосферного давления.Форму,га изобретения1. Способ защиты зданий от проникновения метана из разгруженного горными работами массива, включающий обнаружение участков земной поверхности, опасных по выделению метана, бурение дегазационных скважин на источник метановыделения и отвод по ним метана, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности защиты зданий, расположенных в геологических районах мелкой антиклинальной складчатости залегания горных пород, дегазационные скважины бурят в пределах замка складки с земной поверхности до выработанного пространства верхнего горизонта.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дегазационные скважины бурят по оси антиклинали.1320455 г.1 г Редакт Заказ 2 ВНИИП изв ставитель И. Федяева ред И. Верес К аж 429 П та СССР по делам изоб 35, Рачшская наб. д предприятие, г. Ужгоро Ю. Середа Тех 1/34 Тир Государственного комите113035, Москва, Ж - ственно-полиграфическое ректор В. Бутягадписное тений и открыти 4/5ул. Проектная,
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАКЕЕВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
МОРЕВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ, ВАСИЛЯНСКИЙ НИКОЛАЙ ПАВЛОВИЧ, КАСИМОВ ОЛЕГ ИВАНОВИЧ, КОЧЕРГА ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ
МПК / Метки Код ссылкиС 1943 года. после освобождения Донбасса от немецко-фашистских оккупантов, участвовал в восстановлении разрушенных шахт и развитии угольной промышленности.
Трагически погиб 17 сентября 1970 года .
Научный вкладАвтор проекта первых в истории угольной промышленности СССР «Правил безопасности работ в шахтах» (1927 ).
Изучение газоносности [1] угольных пластов и газообильности [2] шахт
Под руководством И. М. Печука разработан метод прогноза газообильности шахт (1953 ). Методика была утверждена Министерством угольной промышленности СССР и до сегодняшего дня используется проектными институтами и организациями при разработке проектов вентиляции новых и реконструируемых шахт России .
Впервые выявил закономерность уменьшения газоносности угольных пластов (суперантрациты) с увеличением глубины их залегания. Предложил использовать в качестве показателя метаморфизма угля логарифм удельного электрического сопротивления, который используется до настоящего времени.
Разработал основы метода прогноза выделения углекислого газа в шахтах.
Развитие дегазации угольных шахт
Впервые высказал предположение о том, что основными источниками метана в шахтах являютс сближенные угольные пласты, предложил каптировать (извлекать) его дегазационными скважинами, отводить на поверхность и использовать в качестве топлива. Первая дегазационная скважина была пробурена на шахте №2 КСМ в г. Красный Луч (Луганская область ) и целиком подтвердила это предположение. В 1952 году. под руководством И. М. Печука на шахте "Красная Звезда" в г. Чистяково (ныне — г. Торез Донецкой области ) была построена первая дегазационная установка, полностью подтвердившая экономическую эффективность принятых решений.
Обосновал технико-экономическую целесообразность широкого развития дегазации шахт Донбасса и использования капированного метана в качестве топлива для шахтных котельных. Впервые такой проект был реализован в 1954 году на шахте им. XVII Партсъезда в Шахтёрском районе Донецкой области.
Метод проектирования дегазации шахт и меры безопасности при утилизации шахтного метана изложены в монографии И. М. Печука "Дегазация спутников угольных пластов скважинами" (1956 ). Многие положения этого метода успешно применяются до сих пор.
В 1961 году. в связи со строительством ряда шахт, разрабатывающих угольные пласты Донбасса на небольшой глубине, впервые исследовал проблему выделения шахтного метана на земную поверхность и в его проникновения в технические и жилые строения. Разработал первую в мире Инструкцию по защите помещений от проникновения шахтного метана. Основные выводы исследования изложены в монографии И. М. Печука "Проникновение газов по трещиноватым породам в помещения и выработки" (1965 ).
Борьба с внезапными выбросами угля и газа в шахтах [3]
Впервые определил роль геологических нарушений в формировании выбросоопасных зон, усовершенствовал меры по предотвращению внезапных выбросов за счёт опережающей отработки защитных пластов, разработал способы борьбы с внезапными выбросами путём дистанционного гидроразрыва и гидровымывания угольных пластов.
Предупреждение эндогенных пожаров [4]
Совместно с другими учёными МакНИИ. определил природу самовозгораемости углей, установил её взаимосвязь с горно-геологическими условиями, разработал способы безопасного вскрытия и подготовки угольных пластов, систему разработки, скорость подвигания очистного забоя и меры по предотвращению эндогенных пожаров.
Автор множества научных публикаций и ряда авторских свидетельств на изобретения.
Указом Президиума Верховного Совета УССР за выдающиеся заслуги в развитии науки и техники безопасности в горной промышленности И. М. Печуку присвоено почётное звание Заслуженного деятеля науки и техники Украинской ССР .
Полный кавалер отраслевых наград «Шахтёрская слава» .
Литература
Исаа?к Моисе?евич Печу?к (1893—1970) — советский учёный, горный инженер, доктор технических наук, профессор, основоположник прогноза газообильности угольных шахт, один из основоположников современной дегазации угольных шахт, теории и практики борьбы с внезапными выбросами угля и газа, предупреждения эндогенных пожаров, Заслуженный деятель науки и техники Украинской ССР.
С 1914 по 1923 год работал на ряде шахт Донбасса в должности заведующего вентиляцией, затем заведующим шахтой.
С 1943 года. после освобождения Донбасса от немецко-фашистских оккупантов, участвовал в восстановлении разрушенных шахт и развитии угольной промышленности.
Трагически погиб 17 сентября 1970 года .
Научный вкладАвтор проекта первых в истории угольной промышленности СССР «Правил безопасности работ в шахтах» ( 1927 ).
Учёный совет МакНИИ. Во главе стола — И. В. Бобров. вокруг стола (слева направо): П. Ф. Ковалёв. А. М. Котлярский, И. М. Печук (в торце стола), Л. А. Сальцевич (стоит), 1951
Изучение газоносностиугольных пластов и газообильностишахт
Под руководством И. М. Печука разработан метод прогноза газообильности шахт ( 1953 ). Методика была утверждена Министерством угольной промышленности СССР и до сегодняшего дня используется проектными институтами и организациями при разработке проектов вентиляции новых и реконструируемых шахт России .
Впервые выявил закономерность уменьшения газоносности угольных пластов (суперантрациты) с увеличением глубины их залегания. Предложил использовать в качестве показателя метаморфизма угля логарифм удельного электрического сопротивления, который используется до настоящего времени.
Разработал основы метода прогноза выделения углекислого газа в шахтах.
Развитие дегазации угольных шахт
Впервые высказал предположение о том, что основными источниками метана в шахтах являются сближенные угольные пласты, предложил каптировать (извлекать) его дегазационными скважинами. отводить на поверхность и использовать в качестве топлива. Первая дегазационная скважина была пробурена на шахте №2 КСМ в г. Красный Луч ( Луганская область ) и целиком подтвердила это предположение. В 1952 году. под руководством И. М. Печука на шахте "Красная Звезда" в г. Чистяково (ныне — г. Торез Донецкой области ) была построена первая дегазационная установка, полностью подтвердившая экономическую эффективность принятых решений.
Обосновал технико-экономическую целесообразность широкого развития дегазации шахт Донбасса и использования капированного метана в качестве топлива для шахтных котельных. Впервые такой проект был реализован в 1954 году на шахте им. XVII Партсъезда в Шахтёрском районе Донецкой области.
Метод проектирования дегазации шахт и меры безопасности при утилизации шахтного метана изложены в монографии И. М. Печука "Дегазация спутников угольных пластов скважинами" ( 1956 ). Многие положения этого метода успешно применяются до сих пор.
В 1961 году. в связи со строительством ряда шахт, разрабатывающих угольные пласты Донбасса на небольшой глубине, впервые исследовал проблему выделения шахтного метана на земную поверхность и в его проникновения в технические и жилые строения. Разработал первую в мире Инструкцию по защите помещений от проникновения шахтного метана. Основные выводы исследования изложены в монографии И. М. Печука "Проникновение газов по трещиноватым породам в помещения и выработки" ( 1965 ).
Борьба с внезапными выбросами угля и газа в шахтах
Впервые определил роль геологических нарушений в формировании выбросоопасных зон, усовершенствовал меры по предотвращению внезапных выбросов за счёт опережающей отработки защитных пластов, разработал способы борьбы с внезапными выбросами путём дистанционного гидроразрыва и гидровымывания угольных пластов.
Предупреждение эндогенных пожаров
Совместно с другими учёными МакНИИ. определил природу самовозгораемости углей, установил её взаимосвязь с горно-геологическими условиями, разработал способы безопасного вскрытия и подготовки угольных пластов, систему разработки, скорость подвигания очистного забоя и меры по предотвращению эндогенных пожаров.
Автор множества научных публикаций и ряда авторских свидетельств на изобретения.
Указом Президиума Верховного Совета УССР за выдающиеся заслуги в развитии науки и техники безопасности в горной промышленности И. М. Печуку присвоено почётное звание Заслуженного деятеля науки и техники Украинской ССР .
Полный кавалер отраслевых наград «Шахтёрская слава» .
ЛитератураI. ОБОСНОВАНИЕ ПОДХОДА К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧИ НА
ПРИМЕРЕ ШАХТ КУЗБАССА.
1.1. Особенности методов оценки остаточных ресурсов метана угольных месторождений. 2. Анализ взаимосвязей основных показателей работы шахт с горнотехнологическими условиями
3. Оценка относительной перспективности шахт по добыче метана угольных пластов.
1. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ГОРНЫХ РАБОТ НА
ФОРМИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ РЕСУРСОВ МЕТАНА. 1. Газокинетические следствия изменений напряженнодеформированного состояния массива в зоне угледобычи.
2. Влияние порядка отработки пластов в свите на остаточные ресурсы метана.
3. Оценка влияния современных технологий очистных работ на величину эмиссии метана через массив горных пород.
РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА ОСТАТОЧНЫХ
РЕСУРСОВ МЕТАНА ПРИ ПОЛОГОМ ЗАЛЕГАНИИ ПЛАСТОВ 1. Обоснование методов расчета газовых ресурсов углеметанового массива.
2. Основные горнотехнологические условия при разработке метода
3. Алгоритм расчета остаточных ресурсов метана.
4. Ресурсные показатели и прогноз динамики эмиссии метана в период ликвидации шахты при пологом залегании пластов. к УТОЧНЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ КРУТОГО
ЗАЛЕГАНИЯ ПЛАСТОВ НА ОСТАТОЧНЫЕ 87 РЕСУРСЫ МЕТАНА. к 1. Разработка методического приема формирования базы горнотехнологических характеристик горного отвода для условий крутого залегания угольных пластов.
2. Ресурсные показатели и прогноз динамики эмиссии метана в период ликвидации шахты при крутом залегании угольных пластов.
Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Разработка метода расчета остаточных ресурсов метана в отработанных горных отводах шахт"Актуальность работы. В процессе реструктуризации угольной промыш-енности Кузбасса закрыты десятки шахт. В связи с этим обострился целый ком-лекс социальных и экологических вопросов. Причиной некоторых из них являет-я сохранение в отработанных горных отводах значительных ресурсов метана, [родолжающиеся десятки лет и интенсифицирующиеся в период затопления тхты газокинетические процессы в массиве горных пород создают ряд опасно-гей при выделении метана на земную поверхность, требуя специальных мер по правлению газовыми потоками. В то же время вполне естественен возникающий нтерес в отношении энергетической значимости остаточных ресурсов метана как горном отводе закрытой шахты, так и на отработанных участках действующей.
Совокупность реальных технологических объектов всегда может быть размена на группы по соответствующим комплексам признаков их относительных эеимуществ или недостатков. С позиций настоящей работы наибольший интерес эедставляет группа наиболее неблагополучных по напряженности газовой об-ановки при ведении горных работ шахт, поскольку значимость именно остаточ-лх ресурсов метана наиболее вероятна. Выделение этой группы может сушест-:нно сократить объемы дальнейших работ по расчету распределения и условиям ¡влечения метана, отбору наиболее перспективных метанодобывающих участ
Остаточное газосодержание прошедших этапы неоднократной разгрузки и вижений нерабочих угольных пластов на отработанных участках горного отво-можно с достаточным приближением принять соответствующим их сорбцион-1м характеристикам. Однако это приближение может рассматриваться лишь в честве некоторой асимптоты газокинетической функции. В то же время значи-аьное снижение относительной метанообильности высокопроизводительных емочных участков создает основание для предположений о соответствующем хранении ресурсов метана в массиве после окончания горных работ. Для лощения надежности разрабатываемого метода необходимо установить их обосованность с учетом кинетики газоистощения массива. Это уточнение позволит ценивать техногенную структуризацию ресурсов метана на основе газового ба-анса горного отвода.
Одним из основных затруднений анализа структуры газового баланса мас-ива горных пород при оценке газокинетических следствий отработки угольных ластов является несоответствие результатов расчетов, основанных на положени-к теории сорбции, фактическим данным о природной газоносности угольных ластов. По этой причине до настоящего времени слабо развиты методы диффе-знциации газовых ресурсов по их основным физико-технологическим признакам. соответственно, расчета, например, интенсивности эмиссии газа через массив эдрабатываемых горных пород. Для дальнейшего развития методов необходи-о, используя современные представления об углеметановой среде, изыскать эдход, обеспечивающий устранение указанного несоответствия и на этой основе сработать алгоритмическую последовательность, отвечающую заданным усло
Таким образом, определение неблагополучных шахт по напряженности га-•вой обстановки при ведении горных работ, исследование закономерностей пе-?распределения ресурсов метана в процессе добычи угля и обоснование возмож-лх объемов извлечения газа являются актуальными.
Работа выполнялась в соответствии с планами научных исследований Ин-итута угля и углехимии СО РАН на 1999-2002 гг. и по договорной работе. 107-Г-ПЛ МЭ-18 с РосНИИГД "Разработать методику оценки ресурсов метана отработанных горных отводах шахт и обоснования мест заложения метанодо-геающих скважин ".
Целью работы является разработка метода расчета остаточных ресурсов :тана в отработанном горном отводе угольной шахты по геологоразведочным и хнологическим данным для обоснования целесообразности добычи метана в юмышленных целях и определения эмиссии метана угольных пластов в атмо
Идея работы заключается в выделении группы шахт с наиболее значимым ;лиянием газового фактора с последующей структуризацией метановых ресурсов 1а участках горных отводов по физическим и технологическим признакам на ос-юве газового баланса и закономерностей распределения свойств и состояний [ассива газоносных горных пород.
Задачи исследований. Исходя из анализа состояния вопроса и поставлен-ой цели, при выполнении работы решались следующие основные задачи:
- разработать метод ранжирования шахт по напряженности газовой обстанов-и при ведении горных работ;
- установить влияние скорости подвигания очистных забоев на формирова-ие остаточных ресурсов метана;
- обосновать согласующуюся с газовым балансом массива горных пород ки-етику техногенного перераспределения ресурсов метана, приводящую к соот-зтствующей положениям теории сорбции структуре остаточных ресурсов.
Методы исследований. В работе использованы методы математической гатистики и корреляционного анализа при ранжировании горных отводов шахт э напряженности газовой обстановки; математического моделирования распре-гления свойств и состояний массива газоносных горных пород при подсчете гео-эгических ресурсов метана и их перераспределения в процессе добычи угля; >афической интерпретации данных; анализа и обобщения результатов исследо
Научные положения, выносимые на защиту: ранжирование шахт по напряженности газовой обстановки при ведении гор-.IX работ обеспечивается энтропийным анализом основных горнотехнологиче-:их показателей; снижение относительной метанообильности выемочного участка с ростом орости подвигания очистного забоя интенсифицирует формирование остаточ-IX ресурсов метана; изменение состояния углеметановых пластов от природного до определяю-гп остаточные ресурсы метана системы "сорбат-сорбент" обусловливает кинеику структурных составляющих газового баланса и их распределения по глубине алегания.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и ре-омендаций обеспечивается:
- использованием представительного объема статистических (11-летний пе-иод работы 78 шахт) и горнотехнологических (4 шахты, 89 геологоразведочных кважин. 10 выемочных участков) данных по рассматриваемым физическим про-гссам;
- согласованностью физических и математических моделей с общепринятыми эедставлениями о свойствах и состоянии массива газоносных горных пород, га-жинетических следствиях формирования и развития зон их разгрузки и сдвиже-лй при различном порядке отработки свит пластов с полным обрушением кровли тя шахт с пологим и крутым залеганием пластов при размерах рассматриваемых >рных блоков от 0,98 до 1,9 км и глубине их отработки до 510 м;
- применением современных аналитических методов исследований и обработ-<статистических данных;
- положительным опытом промышленной апробации "Методики оценки ре-рсов метана в отработанных горных отводах шахт и обоснования мест заложе-гя метанодобывающих скважин" на примерах горных отводов 4-х шахт.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- ранжирование совокупности шахт по напряженности газовой обстановки здовая добыча угля, абсолютная метанообильность. количество зарегистриро-нных загазований горных выработок и воспламенений метана) с помощью по-зателя энтропии формирует четыре устойчивые группы, состав которых прак-чески не меняется с введением экономических факторов (цена продажи, себе-эимость добычи угля);
- увеличение скорости подвигания очистных комплексно-механизированных 5оев при неизменном периоде сдвижений и слеживаемости горных пород обу-эвливает рост эмиссии метана через горный массив и динамику ее изменения еле окончания горных работ;
- совместное рассмотрение свойств пласта как твердого углеметанового рас-вора до разгрузки от горного давления и как системы "сорбат-сорбент" после нее беспечивает алгоритмическое описание техногенного перераспределения струк-уры ресурсов метана с выявлением отклонений от принципа суперпозиции по тубине залегания угольных пластов и изменения величины остаточных ресурсов э времени.
Личный вклад автора состоит:
- в установлении основных показателей и разработке метода ранжирования :ахт по напряженности газовой обстановки при ведении горных работ;
- в установлении закономерностей влияния скорости подвигания очистных 1боев на эмиссию метана через горный массив из зоны ведения горных работ в :мосферу;
- в установлении закономерностей техногенного перераспределения структу->1 ресурсов метана, формирования и изменения во времени их остаточных значе--ш в отработанном участке горного отвода шахты.
Практическое значение работы. Результаты исследований позволяют:
- выделить первоочередные объекты (шахты или геолого-промышленные рай-1ы) с позиций перспективности комплексных технологий добычи угля и метана ш отработанные участки горных отводов для самостоятельного газодобываю-его промысла;
- установить изменение во времени остаточных ресурсов метана и объемов о возможного извлечения;
- определить эмиссию метана в атмосферу через массив горных пород в пери; и после окончания горных работ;
- оценить динамику вытеснения газа при затоплении шахты;
- повысить обоснованность проектных решений по защите зданий и сооруже-;й на поверхности от проникновения метана.
Реализация работы. Результаты выполненных исследований явились освой для создания "Методики оценки ресурсов метана в отработанных горных водах шахт и обоснования мест заложения метанодобывающих скважин" (Кеерово, ИУУ СО РАН, 2002); получили номинацию в конкурсе молодежных про-ктов СО РАН им. М.А. Лаврентьева "Исследование взаимосвязи пространствен-ого распределения газового потенциала участка углеметанового месторождения параметров газокинетического паттерна массива при отработке угольного плата с полным обрушением кровли" (Новосибирск, СО РАН, 2002); включены в от-етные материалы о деятельности Сибирского отделения Российской Академии аук в 2000 г. и за 1997-2001 гг.; вошли в основные результаты работ по регио-альной научно-технической программе "Сибирь" за 2001 г.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и эсуждались на Научной сессии молодых ученых "Вступая в XXI век" (Кемерово, 300), на Областной научной конференции "Молодые ученые Кузбассу. Взгляд в I век" (Кемерово, 2000), на Всероссийской научно-практической конференции 'егиональные проблемы перехода к устойчивому развитию: Ресурсный потенци-[ и его рациональное использование в целях устойчивого развития" (Кемерово, )01), на научно-технической конференции "Шахтный метан: прогноз, управле-1е, использование" (Кемерово 2002), на международной научно-практической щференции "Энергетическая безопасность России. Новые подходы к развитию ольной промышленности" (Кемерово 2002).
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 141 ранице машинописного текста, содержит 4 главы, введение, заключение, 15 блиц и 45 рисунков, список использованной литературы из 57 наименований.
Заключение диссертации по теме "Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика", Пестриков, Василий ГеннадьевичВ диссертации на основе выполненных исследований содержится решение дачи расчета остаточных ресурсов метана в отработанных горных отводах шахт, леющей существенное значение для рудничной аэрогазодинамики в области га-кинетических процессов в массивах горных пород и выработанном пространстве.
Основные научные выводы и практические результаты заключаются в сле-гющем:
1. Разработан основанный на энтропийном анализе метод ранжирования ахт но напряженности газовой обстановки при ведении горных работ по фактом: годовой добычи угля, абсолютной метанообильности. количества зарегист-[рованных загазований горных выработок и воспламенений метана. Применение ;тода для анализа условий работы 78 шахт Кузбасса за период 1990-2000 гг. ¡еспечило разделение предприятий на четыре группы: I (?/>0,05 Нит) - 7 шахт; (0,05>Ц>0,02 Нит)-31 шахта; III (0,02 >?/>-0,02 Нит) - 28 шахт; IV (?/ вать выборку из 34 закрытых шахт и выделить из них 18 шахт, где возможны 'статочно значимые остаточные ресурсы метана.
2. Рост скорости подвигания очистных забоев с 2 до 10 м/сут обусловливает еличение общей величины эмиссии метана через горный массив в атмосферу на -35 %, а ее максимальной амплитуды в 1,5 раза. Причем соответствующие вы-ким скоростям подвигания очистных забоев геометрические размеры выемоч-го столба способствуют реализации этой составляющей ресурсов преимущест-нно за время отработки столба и непосредственно после ее окончания.
3. Соблюдение газового баланса при оценках структуры ресурсов обеспечи-ется условием: в процессе разгрузки от горного давления углеметановый пласт ряет пропорциональную часть своей метаноносности. но не ниже суммарной личины метаноемкости угля как сорбата, и удельного объема метана в поровом остранстве угля как коллектора при соответствующем давлении свободного гато В результате пласт может как увеличить свое газосодержание в 1,3-1,7 раза на убинах до 100 м, так и снизить его в 2-3 раза на глубинах более 700 м. Нели-;йность процесса сорбции требует при выполнении расчетов шага дискретиза-т по глубине 25-30 м, в пределах которого некоторое время после окончания |рных работ остаток геологических запасов углеметанового вещества может >1ть донорским или дотационным, что временно нарушает принцип суперпози-1и в изменении с глубиной остаточных ресурсов метана.
4. Количественная оценка остаточных газовых ресурсов на отработанных [астках 4-х углеметановых месторождений Кузбасса посредством их структури-ции по основным физическим и технологическим признакам свидетельствует о щественной неравномерности распределения величин как по площади участка, к и по глубине (до 77 % от распределения геологических ресурсов). В пределах рных отводов формируются отдельные зоны, где остаточное содержание газа
3 3 стигает 0,17 м /м. что обусловливает величины эмиссионных потоков в период топления шахты до 79,3 тыс.м3/сут-км2.
При крутом залегании пластов остаточная величина ресурсов на 30 % ;ньше, чем на пологом.
В части метанодобычи наиболее перспективен из рассмотренных участок 1хты " Байдаевская ", в горном блоке которого площадью 1,9 км2 и глубиной до 0 м сохранилось на данный период времени 318 млн.м3 метана.
5. Сопоставление полученных для 4-х шахт значений структурных состав-ющих газового баланса с результатами ранжирования шахт на основе горнотех-логических показателей подтвердило предположение об их взаимосвязи: сни-:нию показателя энтропии с 0,14 до -0,01 Нит соответствует повышение вели-ны доли эмиссии метана за период ведения горных работ в газовом балансе рного блока с 26 до 44 %.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пестриков, Василий Геннадьевич, 2003 год1. Пройссе А. Рудничный газ от побочного продукта к самостоятельному энергоносителю // Глюкауф. -2002. -№ 4. -С. 21-27.
2. Беррел Л. Утилизация метана закрытых шахт: Опыт Сибири и Великобритании / Л. Беррел, С. Кершо // Сокращение эмиссии метана: Материалы международной конф. Новосибирск, -2000. -С. 105-111.
3. Штарцахер К. Проблемы каменноугольной промышленности и создание "Форума устойчивого развития" // Глюкауф. -2001. —№ 2(4). -С. 9-14.
4. Пучков Л.А. Проблемы извлечения метана из угленосной толщи на полях действующих шахт для повышения безопасности горных работ / Л.А. Пучков, C.B. Сластунов. С.К. Баймухаметов // Уголь. -2001. -№ 11. -С. 56-60.
5. Ржевский В.В. Управление свойствами и состоянием угольных пластов с целью борьбы с основными опасностями в шахтах / В.В. Ржевский, Б.Ф. Братченко. A.C. Бурчаков, Н.В. Ножкин. -М. Недра, 1984. -327 с.
6. Ножкин Н.В. Заблаговременная подготовка к безопасной разработке шахтных полей / Н.В. Ножкин, C.B. Сластунов // Безопасность труда в промышленности. -1990. -№4. -С. 49-53.
7. Пучков Л.А. Проблемы метана угольных месторождений при их заблаговременной дегазационной подготовке / Л.А. Пучков, C.B. Сластунов. К.С. Коликов. -М. Изд-во МГГУ. -2001.-67 с.
8. Ножкин Н.В. Заблаговременная дегазация угольных месторождений / Н.В. Ножкин //-М. Недра. 1979. 143 с.
9. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт / МакНИИ. -Макеевка-Донецк, 1989.-319 с.
10. Инструкция о порядке контроля за выделением газов на земную поверхность при ликвидации (консервации) шахт / ВостНИИ. Кемерово, 1998. -35 с.
11. Инструкция по защите зданий от проникновения метана / МакНИИ. Макеевка Донбасс, 1986.-60 с.
12. Правила охраны сооружений и природных объектов от вредного влияния подземных горных разработок на угольных месторождениях. -М. Недра, 1981.-288 с.
13. Веселов А.П. Опыт использования попутного газа на угольных предприятиях Воркуты / А.П. Веселов, В.В. Скатов. В.Ф. Стифеев, B.JL Беляк // Безопасность труда в промышленности. -2002. -№ 1. -С 9-11.
14. Вылегжанин В.Н. Возможности, особенности и эффективность добычи метана из угольных пластов в Кузбассе / В.Н. Вылегжанин, В.П. Мазикин. С.С. Золотых // Уголь. -1999. -№ 7. -С. 54-56.
15. Золотых С.С. Метан как полезное ископаемое // Вестник ТЭК Кузбасса.-2001 .-№ 3.-С. 45-47.
16. Коровицын В.Н. О проводимой в Кузбассе работе по организации добычи метана из угольных пластов // Вестник ТЭК Кузбасса. -2001. -№ 3. -С. 48-49.
17. Логов А.Б. Математические модели диагностики уникальных объектов ' А.Б. Логов, Р.Ю. Замараев. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. -228 с.
18. Логов А.Б. Моделирование состояния угольного комплекса Кузбассана стадии реструктуризации / А.Б. Логов, В.И. Поварницын. В.Н. Кочетков. Новосибирск: Изд-во СО РАН. 1999. -102 с.
19. Логов А.Б. Энтропийные модели состояния уникальных объектов / А.Б. Логов // Вестник КузГТУ. -2001. -№3 (7). -С. 131 -141.
20. Воронин В.Н. Основы рудничной аэрогазодинамики. -М. Углетехиз-дат, 1951.-234 с.
21. Шейман Э.М. Параметры метановыделения из отбитого угля в очистном забое // Безопасность труда в промышленности. -1995. -№9. -С.36-38.
22. Бобров А.И. О метановыделении из выработанного пространства на выемочном участке / А.И. Бобров, Д.В. Кузьмин. Б.Н. Иотенко // Уголь Украины. -1998.-№3.-С.27-29.
23. Пучков Л. А. Влияние режима проветривания на распределение метана в выработанном пространстве / Л.А. Пучков, Н.О. Каледина // Изв. вузов. Горн, журнал. -1980. -№10. -С. 46-49.
24. Шейман Э.М. Метод расчета метановыделения из разрабатываемого пласта / Э.М. Шейман // Безопасность труда в промышленности. -1997. -№ 10. -С. 15-17.
25. Ходот В.В. Внезапные выбросы угля и газа. -М. Госгортехиздат. -1961.-362 с.
26. Тризно С.К. Программа пространственного прогноза метанообиль-ности выемочного участка: Информационный листок № 236-96 / С.К. Тризно, Г.Я. Полевщиков. В.Т. Преслер; ЦНТИ. -Кемерово, -1996.
27. Полевщиков Г.Я. Методика и программа расчета запасов метана и уг-пя по геологоразведочным скважинам. Информационный листок № 229-94 / Г.Я. Полевщиков, В.Т. Преслер. М.А. Головков, М.А. Злобина; ЦНТИ. -Кеме-эово, -1994.
28. Козырева E.H. Обоснование объемов и технологий каптирования метала на шахтах Кузбасса // Сокращение эмиссии метана: Доклады второй Международной конф. Новосибирск, -2000. -С. 495-500.
29. Ногих С.Р. Влияние скорости подвигания очистного забоя на мета-ноновыделение из вмещающих пород и пластов-спутников / С.Р. Ногих, А.Н. Павлов // Уголь. -2001. -№ 4. -С. 31-33.
30. Мещереков Д.А. Управление газовыделением выемочного участка в условиях его подработки // Уголь. -1997. -№ 5. -С. 46-47.
31. Петросян А.Э. Выделение метана в угольных шахтах. -М. Наука, 1975. -188 с.
32. Малышев Ю.Н. Проблемы разработки метаноносных угольных пластов в Кузнецком бассейне / Ю.Н. Малышев, Ю.Л. Худин. М.П. Васильчук и др. -М. Изд-во Академии горных наук, 1977. -463 с.
33. Козырева E.H. Динамика метанообильности горнотехнологических модулей угольных шахт / E.H. Козырева, В.Г. Пестриков // Шахтный метан: прогноз, управление, использование: Доклады научн.-технич. конф. 10 июня 2002. -Кемерово: ИУУ СО РАН, 2002. -С. 62-68.
34. Российской академии естественных наук В.В. Егошина. 19 июля 2001 г. / Куз-бассуглетехнология. -Кемерово, 2001. -С. 103-111.
35. Временные методические требования к геолого-экономической оценке и подсчету запасов метана в угольных пластах / Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых при Совете Министров ССССР. -М. 1987. -82 с.
36. Лидин Г. Д. Сорбция метана ископаемыми углями при высоких давлениях // Изв. АН СССР. Отд. техн. наук. -1941. -№ 3. -С. 23-29.
37. Грэг С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грэг, К. Синг. -М. Мир, 1970.-407 с.
38. Эттингер И.Л. Распределение метана в порах ископаемых углей / И.Л. Эттингер, Н.В. Шульман. -М. Наука, 1975. -112 с.
39. Козырева E.H. Разработка метода определения эмиссионных ресурсов и газокинетических свойств массива горных пород для совершенствования комплексного газоуправления (на примере шахт Кузбасса): Автореф. дис. канд. техн. наук. Кемерово, 2000. - 25 с.
40. Малышев Ю.Н. Фундаментально-прикладные методы решения проблемы метана угольных пластов / Ю.Н. Малышев, К.Н. Трубецкой. А.Т. Айру-ни. -М. Издательство Академии горных наук, 2000. -519 с.
41. Батраков Н.Ф. Физическая модель системы уголь-газ. Ростов-на-Дону: Издательство СКРЦНВШ, 1992. -272 с.
42. Планы развития горных работ, карты прогноза природной газоносности и подсчетные планы по угольным пластам шахт "Западная", "Байдаевская", "Кольчугинская" и им.М.И.Калинина.
43. Геолого-газовые разрезы по разведочным линиям, характеризующим исследуемые блоки в пределах горных отводов шахт "Западная", "Байдаев-ская", "Кольчугинская" и им.М.И.Калинина.
44. Планы поверхности горных отводов шахт "Западная", " Байдаевская ", "Кольчугинская" и им.М.И.Калинина.
45. Поле шахты № 8 Прокопьевско-Киселевского района Кузбасса: ( Геологический отчет / Отв. исполн. М.М. Турбина. В.М. Борзов; ПГО "Запсибгеология". -Ленинск-Кузнецкий, 1967. -116 с.
46. Поле шахты "Прокопьевская" в Прокопьевско-Киселевском районе Кузбасса.(Обобщение материалов разведочных и эксплуатационных работ по состоянию на 01.01.1987): Геологический отчет / Отв. исполн. A.A. Рубанова.
47. Т.И. Гребенюк ; Трест "Кузбассуглеразведка". -Кемерово, 1987. -120 с.
48. ТЭО вскрытия и подготовки горизонта -60 м шахты им. М.И. Калинина/НПО "Прокопьевскуголь"; "Сибгипрошахт". -Новосибирск, 1990. -173 с.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания.
В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.
